【技术实现步骤摘要】
一种基于码盘和陀螺仪定位的多功能爬梯清洁机器人
[0001]本专利技术涉及智能家居爬梯清洁机器人，具体涉及一种基于码盘和陀螺仪定位的多功能爬梯清洁机器人，是一种能够实现精准定位，爬梯，清洁消毒，空气监测，多元化智能控制的智能家居爬梯清洁机器人。
技术介绍
[0002]随着生活节奏的加快，人们能用于做家务的时间越来越少。为此，消费者对家用机器人的需求越来越大，早在2010年，国内的个人及家用服务机器人市场便悄然兴起。在所有家务中，清洁工作是人们生活中不可以避免的而这可以通过家用清洁机器人来完成。由此可见，清洁机器人具有广大的消费市场。统计数据显示，2012年，全球扫地机器人市场零售额为10.4亿美元，2018年则翻了3番，达到35.3亿美元，预计到2022年，这一数字将猛增至54.6亿美元。与此同时，国内扫地机器人销量近年来也逐年增多，零售规模已达到百万量级。作为人类家庭生活的高科技伙伴，扫地机器人正逐渐走进中国居民普通家庭，为人们的日常生活提供便利
[0003]从百度搜索指数来看，自2010年左右，扫地机器人在国内兴起以来，其搜索关注度呈现一路上升的趋势。目前市场上有许多成熟的室内扫地机器人产品，如美的i5Young、小米R1
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L083B、科沃斯DF45等，但大多为仅适用于平地清扫需求的产品。换句话说，目前国内外并没有成熟的室内可全自动爬楼梯的扫地机器人产品。在学术领域，有许多爬梯机器人机械结构的设计构想，如仿生结构、步进式结构、平面连杆机构、星系轮机构和履带式机构，调研情况如下。>[0004](1)如CN201920211996.9的仿生式结构。其使用前后的爪形结构进行爬升，较为灵活，但对结构的抓地性能要求较高，稳定性不好。
[0005](2)如CN201711407786.9轮子越障机构。其弹性部件连接轮子，遇到障碍物时可将轮子弹起从而越过障碍物，但对障碍物的高度和角度限制较大，一旦障碍物高过轮子半径则无法越过障碍物。
[0006](3)如CN 202010358165.1的Z型结构。其使用两只支撑杆将机器的主体支撑上楼梯，但上楼时容易翻倒，稳定性不好。
技术实现思路
[0007]为了克服上述现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于码盘和陀螺仪定位的多功能爬梯清洁机器人，通过对清洁、爬梯、消毒等多种功能的整合以及对智能控制的多元化应用，从而满足当前市场对复式清洁机器人的需求，并提升使用者的生活品质。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0009]一种基于码盘和陀螺仪定位的多功能爬梯清洁机器人，包括底板34，配置在底板34中部下方左右两侧用于平地运动状态时实现定位功能的码盘6，配置在底板34下方码盘6外侧的用于实现平地运动的运动轮装置7，用于连接在底板34前、中、后部实现爬梯运动的
丝杠滑台装置1，配置在底板34前端的用于清洁垃圾、吸尘的清扫机构3，配置在底板34后端用于拖地、消毒和喷雾加湿的拖地机构5以及配置在底板34上方的控制板4。
[0010]所述的用于平地运动状态时实现定位功能的码盘6包括码盘支撑架8，码盘支持架8上设置滚动轴承10，滚动轴承10通过码盘连接轴15连接万向轮16，万向轮16通过法兰盘9与编码器11相连，码盘支持架8与A滑块14相连，A滑块14与滑轨12配合，滑轨12上套接弹簧13，滑轨12与底板34中部连接，底板34后端上方固定陀螺仪56，底板34前端左右两侧设置有光电传感器54。
[0011]所述的用于实现平地运动的运动轮装置7包括摩擦轮22，摩擦轮22一侧通过摩擦轮联轴器一23的轴承21与M2006电机20的轴相连，M2006电机20与摩擦轮电机连接片18相连；摩擦轮22另一侧通过摩擦轮联轴器二24与轴承25固定，轴承25与摩擦轮电机座19配合；摩擦轮电机连接片18、摩擦轮电机座19均与底板34相连。
[0012]所述的用于实现爬梯运动的丝杠滑台装置1，包括电机30，电机30的输出轴与丝杆28配合连接，丝杆28通过螺纹与B滑块27的内螺纹连接，丝杆28与固定主体29通过轴承连接。
[0013]所述的用于清洁垃圾、吸尘的清扫机构3，包括固定在小电机座43上的电机41，电机41与大齿轮42相连，大齿轮42与小齿轮45啮合形成的加速机构，小齿轮45驱动连接滚刷40，滚刷40两端还用A扫帚座37和B扫帚座44固定于底板34；滚刷40上方设置的吸尘机构35固定在底板34上；底板34还经舵机固定架32固定有舵机31，舵机31通过连杆33驱动簸箕38，驱动簸箕38通过簸箕盖36固定在底板34上。
[0014]所述的一种用于拖地、消毒和喷雾加湿的拖地机构5，包括起支撑作用的拖把盖48，拖把盖48底部设置拖布49，拖把盖48上部通过侧板47与底板34后端相连，底板34上设置加湿器46，底板34中端下方设置紫外消毒灯57，侧板47的上下连接均通过角码50实现。
[0015]所述的系统的控制板4包括STM32F407ZGT6单片机51、Arduino MAGA2560主板52、树莓派53；STM32F407ZGT6单片机51通过PWM波驱动和通过输出IO控制电机30，通过CAN通信控制M2006电机20；Arduino MAGA2560主板52通过输出IO控制电机41、加湿器46，通过PWM控制舵机31；树莓派53通过串口与STM32单片机52通讯，并接收来自WIFI的信息。
[0016]所述的底板34底部设置有牛眼轮39。
[0017]本专利技术的优点在于：
[0018](1)、本专利技术与市场现状与需求联系紧密；结合现有市场清洁机器人需求量日益增大及复合式机器人较少的现状，通过设计一款复式机器人，可以很好地满足市场的需求。
[0019](2)、本专利技术采用清洁系统全自动一体化。集清扫、吸尘、拖地、消毒、局部加湿、自动倾倒垃圾功能于一体，清洁功能齐全，且不同于市面产品无需手动清理机器人尘盒。
[0020](3)、本专利技术采用三底盘双丝杠升降机构实现爬梯功能，可适应室内全地形。双码盘搭配陀螺仪实现定位功能，较市面上信标定位、激光定位等定位方式有更高精确度。
[0021](4)、本专利技术采用多元化智能控制。支持基于STM32的红外遥控控制、语音模块控制和触控屏控制，以及基于树莓派的手机WIFI控制，如小程序和收集语音助手。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的轴侧图。
[0023]图2为码盘的轴测图。
[0024]图3为运动轮的仰视图。
[0025]图4为丝杆滑台的轴测图。
[0026]图5为清扫机构的轴测图。
[0027]图6为拖地机构的轴测图。
[0028]图7为控制板的结构简图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图对本专利技术做详细叙述。
[0030]参照图1，一种基于码盘和陀螺仪定位的多功能爬梯清洁机器人，包括底板34，配置在底板34中部下方左右两侧用于平地运本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于码盘和陀螺仪定位的多功能爬梯清洁机器人，其特征在于，包括：底板(34)，配置在底板(34)中部下方左右两侧用于平地运动状态时实现定位功能的码盘(6)，配置在底板(34)下方码盘(6)外侧的用于实现平地运动的运动轮装置(7)，用于连接在底板(34)前、中、后部实现爬梯运动的丝杠滑台装置(1)，配置在底板(34)前端的用于清洁家庭内常见垃圾、吸尘的清扫机构(3)，配置在底板(34)后端用于拖地、喷雾加湿的拖地机构(5)，以及配置在底板(34)上方的控制板(4)。2.根据权利要求1所述的一种基于码盘和陀螺仪定位的多功能爬梯清洁机器人，其特征在于，所述的用于平地运动状态时实现定位功能的码盘(6)包括码盘支撑架(8)，码盘支持架(8)上设置滚动轴承(10)，滚动轴承(10)通过码盘连接轴(15)连接万向轮(16)，万向轮(16)通过法兰盘(9)与编码器(11)相连，码盘支持架(8)与A滑块(14)相连，A滑块(14)与滑轨(12)配合，滑轨(12)上套接弹簧(13)，滑轨(12)与底板(34)中部连接。陀螺仪56固定在底板34后端上方，底板(34)后端上方固定陀螺仪(56)，底板(34)前端左右两侧设置有光电传感器(54)。3.根据权利要求1所述的一种基于码盘和陀螺仪定位的多功能爬梯清洁机器人，其特征在于，所述的用于实现平地运动的运动轮装置(7)包括摩擦轮(22)，摩擦轮(22)一侧通过摩擦轮联轴器一(23)的轴承(21)与M2006电机(20)的轴相连，M2006电机(20)与摩擦轮电机连接片(18)相连；摩擦轮(22)另一侧通过摩擦轮联轴器二(24)与轴承(25)固定，轴承(25)与摩擦轮电机座(19)配合；摩擦轮电机连接片(18)、摩擦轮电机座(19)均与底板(34)相连。4.根据权利要求1所述的一种基于码盘和陀螺仪定位的多功能爬梯清洁机器人，其特征在于，所述的用于实现爬梯运动的丝杠滑台装置(1)，包括电机(30)，电机(30)的输出轴与丝杆(28)配合连接，丝杆(28...
【专利技术属性】
技术研发人员：李党超，多小川，林心怡，吴启，王迪，杨春风，张家豪，卢政昕，柳滢坤，刘韦辰，叶书航，张育林，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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